EA012546B1 - Привод - Google Patents

Abstract

Предложен привод (1), содержащий корпус (2) привода, приводной электродвигатель (4), соединенный с корпусом (2) привода, снабженный шпинделем (28) электродвигателя, причем шпиндель (28) электродвигателя сцеплен с возможностью перемещения со шпинделем (6) привода посредством гайки (38), и предусмотрена вспомогательная рама (8), установленная с возможностью перемещения относительно шпинделя (6) привода, смещаемая в процессе работы приводного электродвигателя (4) и выполненная с возможностью сцепления отсоединяемым образом с корпусом (2) привода, причем вспомогательная рама предназначена для перемещения шпинделя (6) привода независимо от электродвигателя (4), при этом гайка (38) сцеплена отсоединяемым образом со шпинделем (6) привода, так что при отсоединении от шпинделя (6) привода указанная гайка смещает вспомогательную раму (8).

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к приводу. Более конкретно, оно относится к приводу, содержащему корпус привода, приводной электродвигатель, соединенный с корпусом привода, снабженный шпинделем электродвигателя, причем шпиндель электродвигателя сцеплен, с возможностью перемещения, со шпинделем привода посредством гайки, и предусмотрена вспомогательная рама, установленная с возможностью перемещения относительно шпинделя привода, смещаемая в процессе работы приводного электродвигателя и выполненная с возможностью сцепления, отсоединяемым образом, с корпусом привода, причем вспомогательная рама предназначена для перемещения шпинделя привода независимо от электродвигателя, при этом гайка сцеплена отсоединяемым образом со шпинделем привода, так что при отсоединении от шпинделя привода указанная гайка смещает вспомогательную раму.

Кроме того, изобретение относится к муфте, содержащей цилиндрическое тело, имеющее по меньшей мере один паз для сцепления с фиксирующим элементом, причем фиксирующий элемент расположен в сквозном отверстии, выполненном в стопорном кольце, которое охватывает цилиндрическое тело, и предусмотрено фиксирующее кольцо, которое охватывает стопорное кольцо, для предотвращения выхода фиксирующего элемента из зацепления с цилиндрическим телом. В этой простейшей форме фиксирующее кольцо имеет по меньшей мере одно углубление, приводимое в положение, соответствующее фиксирующему элементу, при повороте фиксирующего кольца вокруг осевой центральной линии, причем фиксирующий элемент установлен с возможностью выхода из зацепления с цилиндрическим телом по меньшей мере в одно углубление.

Предшествующий уровень техники

Приводы используются для выполнения различных операций, которые обычно связаны с перемещением тела. В дальнейшем действие привода проиллюстрировано на примере двигателя, присоединенного к клапану. Здесь привод используется для того, чтобы переключать клапан между закрытым и открытым положениями, и по выбору переводить его в промежуточные положения для регулирования расхода через клапан. Хотя работа привода объясняется со ссылкой на клапан, это никоим образом не ограничивает объем изобретения.

Приводы рассматриваемого типа обычно содержат шпиндель привода, который может управляемым образом перемещаться в корпус привода или из него.

В случае, когда привод присоединен к клапану, неспособность клапана переключаться в свое безопасное положение, вследствие, например, потери электроснабжения, может иметь нежелательные эффекты. В зависимости от функции клапана, безопасное положение может быть закрытым или открытым.

Известно обеспечение приводов натяжными устройствами для того, чтобы после потери электроэнергии перемещать клапан в безопасное положение.

Так, патент США 5497672 описывает привод, в котором первый шпиндель с приводом от электродвигателя посредством резьбы сцеплен со шпинделем клапана. Первый шпиндель с помощью подшипников присоединен к вспомогательной раме. Вспомогательная рама смещается со сжатием пружины, причем первый шпиндель вкручивается в шпиндель клапана посредством электродвигателя в то время, как шпиндель клапана находится в верхнем положении, в котором клапан закрыт. Когда вспомогательная рама находится в смещенном положении, она зафиксирована на корпусе с возможностью отсоединения. Затем клапан можно обычным способом открывать и закрывать с помощью электродвигателя. Если подача питания на клапан будет прекращена, когда клапан находится в открытом положении, то вспомогательная рама отсоединится от корпуса привода, вследствие чего пружина сместит шпиндель клапана посредством вспомогательной рамы в закрытое положение. Однако вспомогательную раму согласно патенту США 5497672 невозможно сместить, если шпиндель клапана не находится в верхнем положении.

Сущность изобретения

Задача изобретения заключается в том, чтобы устранить или уменьшить по меньшей мере один из недостатков уровня техники.

В соответствии с изобретением эта задача решается за счет признаков, изложенных в нижеследующем описании и пунктах формулы изобретения.

В соответствии с изобретением привод содержит корпус привода и приводной электродвигатель, соединенный с корпусом привода, снабженный шпинделем, причем шпиндель электродвигателя сцеплен, с возможностью скользящего перемещения, со шпинделем привода посредством гайки. Предусмотрена вспомогательная рама, установленная с возможностью перемещения относительно шпинделя привода и смещаемая в процессе работы приводного электродвигателя, которая выполнена с возможностью сцепления отсоединяемым образом с корпусом привода, причем вспомогательная рама предназначена для перемещения шпинделя привода независимо от электродвигателя. Гайка сцеплена отсоединяемым образом со шпинделем привода, так что при отсоединении от шпинделя привода указанная гайка смещает вспомогательную раму.

Гайка предпочтительно расположена в трубке шпинделя, связанной со шпинделем привода. Предусмотрен направляющий штифт, жестко смонтированный на вспомогательной раме, проходящий в трубку шпинделя с обеспечением примыкания гайки к направляющему штифту.

Гайка и вспомогательная рама могут быть связаны отсоединяемым образом со шпинделем привода

- 1 012546 и корпусом привода, соответственно, при помощи первой муфты и второй муфты соответственно.

В своей простейшей форме муфта содержит цилиндрическое тело, имеющее по меньшей мере один паз для сцепления с фиксирующим элементом, который расположен в сквозном отверстии, выполненном в стопорном кольце, которое охватывает цилиндрическое тело. Предусмотрено фиксирующее кольцо, которое охватывает стопорное кольцо, для предотвращения выхода фиксирующего элемента из зацепления с цилиндрическим телом. Фиксирующее кольцо имеет по меньшей мере одно углубление, приводимое в положение, соответствующее фиксирующему элементу, при повороте фиксирующего кольца вокруг осевой центральной линии, причем фиксирующий элемент установлен с возможностью выхода из зацепления с цилиндрическим телом в указанное углубление.

В другом варианте осуществления муфта содержит цилиндрическое тело, имеющее по меньшей мере один паз для сцепления с фиксирующим элементом. Фиксирующий элемент расположен в сквозном отверстии, выполненном в стопорном кольце, которое охватывает цилиндрическое тело. Каждый фиксирующий элемент примыкает, в положении запирания, к соответствующему фиксирующему рычагу, установленному с возможностью поворота с опорой на стопорное кольцо. Фиксирующий рычаг примыкает к фиксирующей втулке, установленной с возможностью вращения с опорой на соединительное кольцо посредством сквозного фиксирующего вала. Предусмотрен фиксирующий подшипник, установленный на фиксирующем валу, примыкающий к фиксирующему кольцу. Предусмотрено фиксирующее кольцо, которое охватывает стопорное кольцо, для предотвращения выхода фиксирующего элемента из зацепления с цилиндрическим телом. В результате вращения фиксирующего кольца и/или соединительного кольца вокруг их общей осевой центральной линии фиксирующая втулка выводится из положения запирания путем качения, так что фиксирующий рычаг может быть повернут в положение освобождения.

Движение качения фиксирующих втулок значительно уменьшает момент, необходимый для поворота фиксирующего кольца или соединительного кольца из положения запирания.

В дополнительном варианте осуществления, который является упрощенной версией предыдущего варианта, муфта аналогичным образом содержит цилиндрическое тело, имеющее по меньшей мере один паз для сцепления с фиксирующим элементом. Фиксирующий элемент расположен в сквозном отверстии, выполненном в стопорном кольце, которое охватывает цилиндрическое тело. Каждый фиксирующий элемент примыкает, в положении запирания, к соответствующему фиксирующему рычагу, установленному с возможностью поворота с опорой на стопорное кольцо. Фиксирующий рычаг примыкает к фиксирующей втулке, установленной с возможностью вращения с опорой на соединительное кольцо посредством сквозного фиксирующего вала. В результате вращения соединительного кольца вокруг осевой центральной линии фиксирующая втулка выводится из положения запирания путем качения.

Этот последний вариант осуществления особенно подходит для использования с двумя или большим количеством муфт, расположенных параллельно.

Использование нескольких параллельных муфт может быть уместным, например, тогда, когда есть необходимость встроить слабое звено. Разные муфты могут иметь фиксирующие элементы различной прочности.

За счет паза, окружающего цилиндрическое тело, муфта может иметь возможность вращения вокруг цилиндрического тела, в том числе и в активном положении запирания. С другой стороны, если пазы расположены в осевом направлении, вращение муфты не допускается.

Таким образом, пазы в цилиндрическом теле могут формироваться, исходя из текущих требований к муфте.

Перечень чертежей

Далее приводится описание не ограничивающего варианта осуществления, проиллюстрированного на прилагаемых чертежах, где фиг. 1 представляет собой перспективное изображение с частичным сечением привода по изобретению, присоединенного к клапану;

фиг. 2 - несколько увеличенное в масштабе сечение части привода по фиг. 1 со шпинделем привода, находящимся в вытянутом положении, и смещенной вспомогательной рамой привода;

фиг. 3 - вид, аналогичный фиг. 2, но здесь шпиндель привода находится во втянутом положении; фиг. 4 - вид, аналогичный фиг. 3, но здесь вспомогательная рама находится в процессе смещения; фиг. 5 - вид, аналогичный фиг. 4, но после завершения смещения вспомогательной рамы;

фиг. 6 - сечение ΙΙ-ΙΙ второй муфты по фиг. 2 в увеличенном масштабе;

фиг. 7 - вертикальное сечение альтернативного варианта осуществления муфты;

фиг. 8 - вид сбоку с частичным сечением дополнительного варианта осуществления муфты;

фиг. 9 - вид в плане муфты по фиг. 8;

фиг. 10 - сегмент муфты по фиг. 7 в зафиксированном положении;

фиг. 11 - сегмент муфты по фиг. 7 в отсоединенном положении.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На чертежах ссылочный номер 1 обозначает привод, содержащий корпус 2 привода, электродвигатель 4, шпиндель 6 привода и вспомогательную раму 8. Привод присоединен к клапану 10.

Корпус 2 привода содержит цилиндрическое крепежное устройство 12, которое комплементарным

- 2 012546 образом прикреплено к клапану 10. Часть крепежного устройства, противоположная клапану 10, имеет донный участок 14 (см. фиг. 2), в котором имеется сквозное отверстие 16 для шпинделя 6 привода. Шпиндель 6 привода сцеплен со шпинделем 18 клапана 10.

Корпус 2 привода дополнительно содержит трубку 20, которая заключает в себе шпиндель 6 привода и вспомогательную раму 8 и проходит от крепежного устройства 12 к промежуточной пластине 22, причем электродвигатель 4 прикреплен к промежуточной пластине 22 на ее стороне, обращенной от шпинделя 6 привода.

Крышка 24, заключающая в себе электродвигатель 4, присоединена с уплотнением к промежуточной пластине 22 и имеет необходимые электрические контакты 26 для подачи питания на привод 1 и управления им.

Шпиндель 28 электродвигателя 4 проходит через центральное сквозное отверстие 30 в промежуточной пластине 22 в шпиндель 6 привода, который на конце, обращенном в сторону шпинделя 28 электродвигателя, содержит трубку 32 шпинделя. Трубка 32 шпинделя и шпиндель 28 электродвигателя расположены концентрически. На конце, ближайшем к электродвигателю 4, трубка 32 шпинделя снабжена выступающим наружу охватывающим фланцем 34, а на противоположном конце она связана со стержневым участком 36 шпинделя 6 привода через пластинчатый промежуточный участок 37.

Гайка 38 комплементарным образом сцеплена с резьбой шпинделя 28 электродвигателя и может смещаться в осевом направлении в трубке 32 шпинделя. Гайка 38 связана с возможностью отсоединения с фланцем 34 при помощи первой муфты 40. Направляющая 42 препятствует вращению гайки 38 вокруг продольной оси относительно шпинделя 6 привода.

Вспомогательная рама 8 состоит из пластинчатого элемента с центральной втулкой 43, которая охватывает стержневой участок 36 шпинделя 6 привода с возможностью перемещения этого участка. Вспомогательная рама 8 присоединяется, освобождаемым образом, к донному участку 14 крепежного устройства 12 при помощи второй муфты 44. Направляющий штифт 46 выступает от вспомогательной рамы 8 и проходит через отверстие 48 в промежуточном участке 37 в трубку 32 шпинделя.

С промежуточной пластиной 22 соединены два кожуха 50 для пружины, проходящие в направлении вспомогательной рамы 8. Штоки 52, наподобие поршневых штоков, соответствующие кожухам 50, присоединены к вспомогательной раме 8 и проходят в соответствующие кожухи 50. Предварительно напряженная пружина 54 сжатия установлена между торцевой стенкой 56 кожуха 50 и фланцем 58 штока 52. Таким образом, пружина 54 сжатия стремится переместить шток 52 в кожух 50. Вследствие этого усилие пружин 54 также стремится переместить вспомогательную раму 8 в направлении электродвигателя 4.

Привод 1 имеет известные телескопические демпферы 60, присоединенные между фланцем 34 и вспомогательной рамой 8.

Первая 40 и вторая 44 муфты, соответственно, имеют окружной паз 62 в гайке 38 и втулку 43 вспомогательной рамы 8 (см. фиг. 6). Множество фиксирующих элементов 64, обычно в форме шариков, расположено в соответственных сквозных отверстиях 66 в стопорном кольце 68. Стопорное кольцо 68 соединено с фланцем 34 и донной частью 14 соответственно.

В активном положении фиксирующий элемент 64 частично располагается в пазу 62, и его выход из паза 62 предотвращается фиксирующим кольцом 70, которое охватывает стопорное кольцо 68, примыкающее к фиксирующим элементам 64. Внутренняя поверхность фиксирующего кольца 70 имеет углубления 72. Вращение фиксирующего кольца 70 вокруг центральной осевой линии может привести углубления 72 в положение, которое соответствует положению фиксирующих элементов 64, вследствие чего фиксирующие элементы могут перемещаться из зацепления с пазом 62 в углубления 72.

Электромагнит 74 служит для удержания фиксирующего кольца 70 в фиксирующем положении. Если подача электроэнергии на электромагнит будет прервана, то оттяжная пружина 76 повернет фиксирующее кольцо 70 в положение освобождения.

Фиг. 2 показывает гайку 38, присоединенную к фланцу 34 и, посредством этого, к шпинделю 6 привода. Путем вращения шпинделя 28 электродвигатель 4 перемещает гайку 38 и шпиндель 6 привода в соответствующих направлениях вдоль снабженного резьбой шпинделя 28 электродвигателя. В смещенном положении вспомогательная рама 8 зафиксирована на донном участке 14 при помощи второй муфты 44 с пружинами 54 в сжатом состоянии. В случае отцепления первой и второй муфт 40, 44 шпиндель 6 привода будет перемещаться пружинами 54 сжатия во втянутое положение независимо от положения гайки 38 относительно шпинделя 28 электродвигателя.

На фиг. 3 шпиндель 6 привода перемещен в свое втянутое положение.

На фиг. 4 шпиндель 6 привода все еще находится в своем втянутом положении, но здесь вторая муфта 44 отцеплена, вследствие чего вспомогательная рама 8 перемещена пружинами сжатия в направлении электродвигателя 4. Гайка 38 отцеплена от шпинделя 6 привода, поскольку первая муфта 40 отсоединена. Гайка 38 примыкает к направляющему штифту 46 и при дальнейшей работе электродвигателя 4 будет перемещать вспомогательную раму в направлении донного участка 14 без перемещения шпинделя 6 привода. В процессе зажима вспомогательной рамы 8 шпиндель 6 привода может находиться в любом положении.

Когда вспомогательная рама 8 достигает смещенного положения (см. фиг. 5), вторая муфта 44 за

- 3 012546 фиксирована на вспомогательной раме 8, вследствие чего вспомогательная рама 8 остается в смещенном положении при перемещении гайки 38 в направлении электродвигателя 4 для повторного присоединения к шпинделю привода, как это показано на фиг. 3.

В альтернативном варианте осуществления первой и второй муфт 40, 44 (см. фиг. 7 и 10) каждый фиксирующий элемент 64 удерживается в положении запирания с помощью соответствующего фиксирующего рычага 78, который поворачивается с опорой на стопорное кольцо 68. Фиксирующий рычаг 78 удерживается в положении запирания с помощью фиксирующей втулки 84, которая с возможностью вращения поддерживается соединительным кольцом 80 посредством сквозного фиксирующего вала 82.

Фиксирующий подшипник 86 на каждом фиксирующем валу 82 примыкает к фиксирующему кольцу 70. Вместе с вращением фиксирующего кольца 70 вокруг своей осевой центральной линии вокруг той же самой оси будет вращаться и соединительное кольцо 80, вследствие чего фиксирующие втулки 84 будут выкатываться из положения запирания относительно фиксирующего рычага 78 (см. фиг. 11), позволяя тем самым фиксирующему рычагу поворачиваться из положения запирания, вследствие чего обеспечивается отсоединение муфт 40, 44. В соответствии с этим вариантом осуществления для отсоединения муфт 40, 44 требуется относительно небольшой момент вращения относительно фиксирующего кольца 70, поскольку все несущие соединения имеют возможность качения.

В дополнительном варианте осуществления (см. фиг. 8 и 9) две муфты объединены. В этом варианте осуществления муфты 40, 44 приводятся в движение путем вращения соответствующих соединительных колец 80.

Если одна часть муфт 40, 44, соответствующих данному варианту осуществления, имеет фиксирующие элементы 64 меньшей прочности, то эта часть может служить в качестве слабого звена, которое может разрываться в случае перегрузки, в то время как другая часть муфты остается целой.

Claims (11)

1. Привод (1), содержащий корпус (2) привода, приводной электродвигатель (4), соединенный с корпусом (2) привода, снабженный шпинделем (28) электродвигателя, причем шпиндель (28) электродвигателя сцеплен с возможностью перемещения со шпинделем (6) привода посредством гайки (38), и предусмотрена вспомогательная рама (8), установленная с возможностью перемещения относительно шпинделя (6) привода, смещаемая в процессе работы приводного электродвигателя (4) и выполненная с возможностью сцепления отсоединяемым образом с корпусом (2) привода, причем вспомогательная рама предназначена для перемещения шпинделя (6) привода независимо от электродвигателя (4), отличающийся тем, что гайка (38) сцеплена отсоединяемым образом со шпинделем (6) привода, так что при отсоединении от шпинделя (6) привода указанная гайка смещает вспомогательную раму (8).

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что гайка (38) расположена в трубке (32) шпинделя, связанной со шпинделем (6) привода.

3. Привод по п.2, отличающийся тем, что предусмотрен направляющий штифт (46), жестко смонтированный на вспомогательной раме (8), проходящий в трубку (32) шпинделя с обеспечением примыкания гайки (38) к направляющему штифту (46).

4. Привод по п.1, отличающийся тем, что гайка (38) и вспомогательная рама (8) связаны отсоединяемым образом со шпинделем (6) привода и корпусом (2) привода, соответственно, при помощи первой муфты (40) и второй муфты (44) соответственно.

5. Привод по п.4, отличающийся тем, что муфта (40, 44) содержит цилиндрическое тело (43), имеющее по меньшей мере один паз (62) для сцепления с фиксирующим элементом (64), причем фиксирующий элемент (64) расположен в сквозном отверстии (66), выполненном в стопорном кольце (68), которое охватывает цилиндрическое тело (43), и предусмотрено фиксирующее кольцо (70), которое охватывает стопорное кольцо (68), для предотвращения выхода фиксирующего элемента (64) из зацепления с цилиндрическим телом (43), при этом фиксирующее кольцо (70) имеет по меньшей мере одно углубление (72), приводимое в положение, соответствующее фиксирующему элементу (64), при повороте фиксирующего кольца (70) вокруг осевой центральной линии, причем фиксирующий элемент установлен с возможностью выхода из зацепления с цилиндрическим телом (43) по меньшей мере в одно углубление (72).

6. Привод по п.4, отличающийся тем, что муфта (40, 44) содержит цилиндрическое тело (43), имеющее по меньшей мере один паз (62) для сцепления с фиксирующим элементом (64), причем фиксирующий элемент (64) расположен в сквозном отверстии (66), выполненном в стопорном кольце (68), которое охватывает цилиндрическое тело (43), и предусмотрено фиксирующее кольцо (70), которое охватывает стопорное кольцо (68), для предотвращения выхода фиксирующего элемента (64) из зацепления с цилиндрическим телом, при этом каждый фиксирующий элемент (64) примыкает в положении запирания к соответствующему фиксирующему рычагу (78), установленному с возможностью поворота с опорой на стопорное кольцо (68), примыкающему к фиксирующей втулке (84), установленной с возможностью вращения с опорой на соединительное кольцо (80) посредством сквозного фиксирующего вала (82), и предусмотрен фиксирующий подшипник (86), установленный на фиксирующем валу (82), примыкающий

- 4 012546 к фиксирующему кольцу (70), так что в результате вращения фиксирующего кольца (70) и/или соединительного кольца (80) вокруг их общей осевой центральной линии фиксирующая втулка (84) выводится из положения запирания путем качения.

7. Привод по п.4, отличающийся тем, что муфта (40, 44) содержит цилиндрическое тело (43), имеющее по меньшей мере один паз (62) для сцепления с фиксирующим элементом (64), причем фиксирующий элемент (64) расположен в сквозном отверстии (66), выполненном в стопорном кольце (68), которое охватывает цилиндрическое тело (43), при этом каждый фиксирующий элемент (64) примыкает в положении запирания к соответствующему фиксирующему рычагу (78), установленному с возможностью поворота с опорой на стопорное кольцо (68), примыкающему к фиксирующей втулке (84), установленной с возможностью вращения с опорой на соединительное кольцо (80) посредством сквозного фиксирующего вала (82), так что в результате вращения соединительного кольца (80) вокруг осевой центральной линии фиксирующая втулка (84) выводится из положения запирания путем качения.

8. Привод по п.6 или 7, отличающийся тем, что две или более муфт (40, 44) расположены параллельно.

9. Привод по п.8, отличающийся тем, что фиксирующие элементы (64) муфт (40, 44) имеют различную прочность.

10. Привод по одному из пп.5, 6 или 7, отличающийся тем, что паз (62) окружает цилиндрическое тело (43).

11. Привод по одному из пп.5, 6 или 7, отличающийся тем, что паз (62) проходит вдоль цилиндрического тела (43).